关于集线器与交换机相关知识

发布时间：2013-05-21 www.cechina.cn

　　以太网是目前使用最广泛的局域网技术，是一种局域网体系，使用CSMA/CD网络访问方法。
　　以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆10 Base T以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。
　　△ 以太网的连接
　　拓扑结构:
　　总线型：所需的电缆较少、价格便宜、管理成本高，不易隔离故障点、采用共享的访问机制，易造成网络拥塞。早期以太网多使用总线型的拓扑结构，采用同轴缆作为传输介质，连接简单，通常在小规模的网络中不需要专用的网络设备，但由于它存在的固有缺陷，已经逐渐被以集线器和交换机为核心的星型网络所代替。
　　星型：管理方便、容易扩展、需要专用的网络设备作为网络的核心节点、需要更多的网线、对核心设的可靠性要求高。采用专用的网络设备（如RS485集线器或以太网交换机）作为核心节点，通过双绞线将局域网中的各台主机连接到核心节点上，这就形成了星型结构。星型网络虽然需要的线缆比总线型多，但布线和连接器比总线型的要便宜。此外，星型拓扑可以通过级联的方式很方便的将网络扩展到很大的规模，因此得到了广泛的应用，被绝大部分的以太网所采用。
　　传输介质：
　　以太网可以采用多种连接介质，包括同轴缆、双绞线和光纤等。其中双绞线多用于从主机到集线器或交换机的连接，而光纤则主要用于交换机间的级联和交换机到路由器间的点到点链路上。同轴缆作为早期的主要连接介质已经逐渐趋于淘汰。
　　集线器是什么？
　　集线器英文名字是HUB，从字面意思上就可以知道它的功能所在，就是把线集合起来。
　　HUB工作在物理层，多个设备可以利用双绞线连接HUB来实现物理层的互联互通。
　　HUB内部还是采用总线共享的技术，所以还是采用CSMA/CD的技术进行交互，它接受到数据时就广播一下，这样所有连接这个HUB的设备都要接收并看一遍是不是自己的包。
　　集线器同中继器一样都是工作在物理层的网络设备。
　　共享式以太网存在的弊端：由于所有的节点都接在同一冲突域中，不管一个帧从哪里来或到哪里去，所有的节点都能接受到这个帧。随着节点的增加，大量的冲突将导致网络性能急剧下降。而且集线器同时只能传输一个数据帧，这意味着RS485 HUB集线器所有端口都要共享同一带宽。
　　交换机是什么？
　　前面讲到，HUB工作在物理层，采用CSMA/CD技术进行交互，缺点是广播多，冲突多。
　　而交换机工作在数据链路层，有几点要知道：
　　（1）以太网交换机内部是一个数字交叉网络，而不是一条共享总线了。其好处是可以把各个终端进行暂时连接，互相独立的交互数据。
　　（2）每个端口有发送线路和接受线路，各有一个缓冲区，可以暂时缓存终端发来的数据，等线路资源空闲后再发送数据。
　　（3）可以做到按端口转发，其原理是交换机可以根据数据帧头中的目的MAC地址找到端口，该端口所连接的设备唯一接受该数据帧，这就避免了大量的冲突。
　　交换机的工作过程如下：
　　（1）每个端口接收网络上的所有数据帧。
　　（2）利用接收到的数据帧中的源MAC地址来建立MAC地址表（即是源地址学习），使用地址老化机制进行地址表的维护。
　　（3）在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址。若找到，则发送到目的MAC地址设备所在的端口(不包括原端口)。；若找不到，则向所有端口发送(不包括原端口)。
　　（4）对于广播帧和多播帧则向所有的端口转发。